從“存算一體”到“存算分離”：金融核心數(shù)據(jù)庫改造的必經(jīng)之路

近年來，數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化趨勢愈發(fā)明顯，上百家金融業(yè)試點單位在數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化的進(jìn)程中，進(jìn)一步增強(qiáng)信心，向50%國產(chǎn)化率大步邁進(jìn)。

但隨著數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化的深入，一些金融機(jī)構(gòu)采用國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫+服務(wù)器本地盤的“存算一體”部署策略，逐漸在實踐中暴露出短板，難以滿足金融核心的場景需求。

金融機(jī)構(gòu)想要高效安全地完成核心數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化改造任務(wù)，到底該如何破局？

“存算一體”難以滿足 金融核心系統(tǒng)改造

在金融行業(yè)，數(shù)據(jù)庫使用涉及多種場景，如：核心交易、互金類APP、分析類應(yīng)用、辦公應(yīng)用等。

盡管金融各類業(yè)務(wù)場的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都在逐步向國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫改造，但除了辦公等非關(guān)鍵業(yè)務(wù)場景，核心業(yè)務(wù)場景改造仍進(jìn)展緩慢。

究其原因，主要在于國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫尤其是國產(chǎn)分布式數(shù)據(jù)庫，大多采用“存算一體”架構(gòu)。

在金融核心業(yè)務(wù)場景中，對數(shù)據(jù)庫的高并發(fā)、易擴(kuò)展、數(shù)據(jù)的時延性、強(qiáng)一致性等方面都著嚴(yán)格要求，但“存算一體”架構(gòu)卻難以支撐，主要體現(xiàn)在以下幾點：

●服務(wù)器可靠性不足

存算一體架構(gòu)采用服務(wù)器本地盤部署方式，但服務(wù)器的可靠性有限，服務(wù)器故障會導(dǎo)致硬盤失效，副本冗余度降低，一旦出問題數(shù)據(jù)庫就無法訪問乃至丟失數(shù)據(jù)。同時，服務(wù)器故障修復(fù)起來也需要較長的時間，運維管理過于復(fù)雜。

●數(shù)據(jù)同步難做到強(qiáng)一致性

由于服務(wù)器本地盤的可靠性不足，存算一體架構(gòu)下數(shù)據(jù)庫往往通過一主多備的形式提升系統(tǒng)可用性。但在主庫和備庫間同步數(shù)據(jù)時，幾乎無法同時滿足金融核心對高性能和強(qiáng)一致性的要求。

●資源利用率不高，無法按需擴(kuò)張

由于計算和存儲強(qiáng)綁定，存算一體不可避免地存在CPU的爭搶，有限的CPU在業(yè)務(wù)繁忙的情況下往往顧此失彼。

在擴(kuò)容時，計算和存儲資源擴(kuò)容不可能一致的同比例被消耗，勢必導(dǎo)致一邊資源出現(xiàn)浪費，無法實現(xiàn)資源的按需擴(kuò)張。

由于數(shù)據(jù)庫彈性伸縮能力出現(xiàn)挑戰(zhàn)，再依靠堆疊節(jié)點數(shù)量來提升性能和可靠性，企業(yè)成本勢必也會持續(xù)增加。

●容災(zāi)不滿足行業(yè)要求

在金融核心場景，容災(zāi)是必要的能力。對于五大行或頭部股份制金融機(jī)構(gòu)的核心系統(tǒng)而言，基本都要求達(dá)到RTO分鐘級、RPO=0的最高水平。

而存算一體架構(gòu)在主備庫間復(fù)制產(chǎn)生的問題，在容災(zāi)場景下表現(xiàn)更為顯著，因為鏈路拉遠(yuǎn)后故障場景更為復(fù)雜。

目前采用存算一體架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，幾乎都采用單集群拉遠(yuǎn)+異步復(fù)制模式，核心業(yè)務(wù)下多集群數(shù)據(jù)庫強(qiáng)一致性容災(zāi)的案例幾乎沒有，很難滿足金融核心系統(tǒng)對于容災(zāi)的要求。

回顧存算一體架構(gòu)為何會興起，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在其中扮演了關(guān)鍵角色。

大約20年前，互聯(lián)網(wǎng)時代興起，數(shù)據(jù)井噴式增長，互聯(lián)網(wǎng)電商對數(shù)據(jù)庫提出了水平擴(kuò)展、大集群規(guī)模、高并發(fā)等新訴求。

當(dāng)時在國內(nèi)市場形成壟斷的“IOE”數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，由于架構(gòu)欠缺橫向擴(kuò)展能力，越來越難適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)激增的性能和靈活擴(kuò)容訴求。

同時由于市場壟斷，“IOE”系統(tǒng)的價格十分高昂，國外廠商對國內(nèi)企業(yè)的訴求響應(yīng)優(yōu)先級也比較低，導(dǎo)致使用和維護(hù)“IOE”的成本逐年走高。

出于成本和反壟斷的考慮，也恰好因為互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對擴(kuò)展性、吞吐量要求高，但對可靠性要求不高，以大型互聯(lián)網(wǎng)廠商為代表的國內(nèi)企業(yè)開始提出“去IOE”的想法，存算一體架構(gòu)由此出現(xiàn)。

而大型互聯(lián)網(wǎng)廠商在自身技術(shù)成熟后，有了更多將能力外溢和變現(xiàn)的商業(yè)動機(jī)；同時互聯(lián)網(wǎng)本身具備極強(qiáng)的布道性，帶動了國內(nèi)許多數(shù)據(jù)庫廠商選擇“存算一體”路線進(jìn)入這個風(fēng)口，“存算一體”數(shù)據(jù)庫也因此從互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)走進(jìn)了更多行業(yè)。

但也應(yīng)看到，在金融和其他行業(yè)中，“存算一體”數(shù)據(jù)庫更多部署在其新興互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)或非核心業(yè)務(wù)中。

畢竟對于這些行業(yè)而言，并沒有互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)那么大的并發(fā)訪問需求，也沒有那么多的數(shù)據(jù)需要存儲。

相反，業(yè)務(wù)連續(xù)性、可靠性是第一考慮因素。這也是為什么金融等行業(yè)的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫改造總顯得步履維艱的原因。

不過歷史總在輪回，如同當(dāng)年“IOE”架構(gòu)讓數(shù)據(jù)庫從“存算一體”走向了“存算分離”，而國內(nèi)的“去IOE架構(gòu)”和上云浪潮又讓數(shù)據(jù)庫從“存算分離”走向了“存算一體”，如今在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不斷深化的進(jìn)程中，數(shù)據(jù)庫再次走到了“存算分離”的技術(shù)拐點”。

“存算一體”轉(zhuǎn)向“存算分離”成為大勢所趨

從目前業(yè)界的技術(shù)發(fā)展趨勢看，IT巨頭們都不約而同采用了共享存儲的方式，通過“存算分離”架構(gòu)，去提升數(shù)據(jù)庫的整體能力。不論是AWS Aurora，還是華為GaussDB、阿里PolarDB、騰訊TDSQL，都在向存算分離架構(gòu)靠攏，這絕不是一種巧合。

FaceBook在提出“技術(shù)拐點論”時指出，當(dāng)下之所以可以實現(xiàn)存算分離的技術(shù)原因，在于傳輸協(xié)議和帶寬能力已不再是IO瓶頸，可以基于低延時、高帶寬支持大量數(shù)據(jù)相互間同步。

當(dāng)傳輸性能短板被填補(bǔ)以后，以及存儲技術(shù)的提升，必然會迎來IT架構(gòu)的變革。業(yè)界發(fā)現(xiàn)采用存算分離，可以基于架構(gòu)變化帶來事半功倍甚至從0到1的改變，從而讓數(shù)據(jù)庫替換的代價變小。

正因如此，新一代存算分離架構(gòu)正成為全球數(shù)據(jù)庫大勢所趨，其優(yōu)勢非常明顯：

●可靠性提升

在存算分離架構(gòu)下，數(shù)據(jù)被存放在高可靠的專業(yè)存儲中，即使服務(wù)器損壞，數(shù)據(jù)也不會丟失，換一臺新的服務(wù)器仍然可以照常使用。

特別是高端存儲從體系架構(gòu)設(shè)計出發(fā)，提供了超高的故障容忍能力，提升了可靠性短板，減少因可靠性、運維能力不足造成的硬件冗余。

●主從強(qiáng)一致性

存算分離后，就無需多副本數(shù)據(jù)同步，性能問題可以很好的得到解決，存儲資源的利用率也大大提升，從而為主從強(qiáng)一致打下了基礎(chǔ)，進(jìn)一步可以實現(xiàn)多主多寫。

●資源按需分配，擴(kuò)容靈活

存算分離架構(gòu)下，存儲不消耗計算節(jié)點的CPU資源，計算節(jié)點專職負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的運算，而且存儲性能的提升有利于充分發(fā)揮服務(wù)器CPU利用率。同時，計算和存儲可以彈性擴(kuò)展，按需分配，靈活迅速。

●專業(yè)級容災(zāi)

存算分離后，可以利用專業(yè)企業(yè)存儲的容災(zāi)備份能力，如快照、復(fù)制等，滿足金融核心業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)保護(hù)需求。

●能力復(fù)用

此外，使用共享存儲成熟的備份恢復(fù)、SSD介質(zhì)延壽、亞健康等能力，還能快速提升數(shù)據(jù)庫整體解決方案能力，節(jié)約開發(fā)成本。

事實上，新一代存算分離架構(gòu)是業(yè)界基于當(dāng)前改造的現(xiàn)狀和本地盤部署的弊端不斷探索出來的，更是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型企業(yè)的共同選擇。

只有將數(shù)據(jù)庫升級為存算分離架構(gòu)，把不可靠的計算設(shè)施和數(shù)據(jù)分離開，由更加可靠的專業(yè)存儲來保存數(shù)據(jù)，才能從根本上解決存算一體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不可靠的問題。

唯有提升了可靠性，金融行業(yè)才敢于把關(guān)鍵業(yè)務(wù)交給新一代國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，才有破局的可能性。

“存算分離+專業(yè)存儲”是金融核心數(shù)據(jù)庫的最優(yōu)選擇架構(gòu)

如今隨著政策形勢和業(yè)務(wù)需求變化，國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫走向金融核心已是大勢所趨。

在追趕業(yè)界領(lǐng)先者的道路上，國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫更應(yīng)站在巨人的肩膀上，利用存算分離架構(gòu)既有優(yōu)勢，打造場景普適性更強(qiáng)、更有競爭力的產(chǎn)品。

近日，華為存儲與南大通用共同發(fā)布的“金融核心級數(shù)據(jù)庫高可用解決方案”，正是基于“存算分離+專業(yè)存儲”的領(lǐng)先架構(gòu)，率先為金融業(yè)提供了國產(chǎn)化的核心數(shù)據(jù)庫改造落地方案。

據(jù)悉，該聯(lián)合方案在可靠性、性能與能效上均能滿足金融核心業(yè)務(wù)需求：

●高性能：實現(xiàn)一寫多讀，性能大幅提升

聯(lián)合方案實現(xiàn)一份數(shù)據(jù)庫副本一寫多讀能力，使能業(yè)務(wù)系統(tǒng)讀寫分離、負(fù)載均衡；數(shù)據(jù)并發(fā)處理性能大幅提升，實現(xiàn)業(yè)務(wù)交易平均響應(yīng)時延縮短20%，批量處理時間較縮短38%，數(shù)據(jù)備份耗時縮短6倍。

●高可靠：異地雙重容災(zāi)保障，RPO=0

聯(lián)合方案采用雙重容災(zāi)機(jī)制確保核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)高可用。在應(yīng)用層，實現(xiàn)基于邏輯復(fù)制的數(shù)據(jù)庫容災(zāi)，備庫可讀；在存儲層，確保數(shù)據(jù)高效、完整復(fù)制到容災(zāi)站點，且不影響工作站點性能，確保RPO=0，滿足金融核心系統(tǒng)業(yè)務(wù)要求。

當(dāng)前，該聯(lián)合方案已在西南某城商行核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)商用落地并穩(wěn)定運行，成為我國金融業(yè)核心數(shù)據(jù)庫改造的標(biāo)桿案例。

從行業(yè)層面看，華為作為全球存儲領(lǐng)導(dǎo)者，南大通用作為國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫“四小龍”之一，兩者的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合為業(yè)界帶來了切實可落地的國產(chǎn)化改造方案，使得金融、運營商等關(guān)基行業(yè)不再受制于存算一體數(shù)據(jù)庫的短板，大膽將核心業(yè)務(wù)交給國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步加速我國關(guān)基行業(yè)核心數(shù)據(jù)庫的國產(chǎn)化進(jìn)程。

正如GBase南大通用 8s數(shù)據(jù)庫總經(jīng)理崔志偉所說，南大通用和華為均是我國扎根IT基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)多年、達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平的基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商，面臨傳統(tǒng)核心系統(tǒng)改造這一歷史轉(zhuǎn)折點，這既是挑戰(zhàn)、也是機(jī)遇。

存儲與數(shù)據(jù)庫的持續(xù)合作創(chuàng)新，將進(jìn)一步促進(jìn)我國基礎(chǔ)設(shè)施核心系統(tǒng)升級轉(zhuǎn)型。

在技術(shù)層面，該聯(lián)合方案所采用的“存算分離+專業(yè)存儲”，不僅是金融核心數(shù)據(jù)庫的最優(yōu)選擇架構(gòu)，更代表著未來數(shù)據(jù)庫的技術(shù)趨勢，這使得中國數(shù)據(jù)庫與國際領(lǐng)先數(shù)據(jù)庫在性能與可靠性上的差距進(jìn)一步縮小。

事實上，中國并不缺少優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫和存儲廠商，從數(shù)據(jù)庫產(chǎn)業(yè)鏈上下游來看，國產(chǎn)技術(shù)已全面成熟。

但是從全球數(shù)據(jù)庫市場看，中國數(shù)據(jù)庫廠商在占全球數(shù)據(jù)庫廠商總量的32%；而在全球700億美元的市場規(guī)模中，中國市場只有47億美元，僅占5.2%。

根據(jù)DB-Engines Ranking 2023年數(shù)據(jù)顯示，全球熱度最高的數(shù)據(jù)庫中，前100名中均無國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。

隨著國際局勢持續(xù)緊張，一方面數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化替代急需加速，另一方面國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫走向世界也是大勢所趨。

國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫想要參與國際競爭，就必須面對Oracle、IBM、谷歌、AWS等國際數(shù)據(jù)庫巨頭的巨大競爭壓力，而解決之道無外乎兩點：

一是，正視與國外領(lǐng)先數(shù)據(jù)庫的差距，并借鑒其成功經(jīng)驗。國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫需站在“存算分離”架構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢上謀發(fā)展，通過追求技術(shù)領(lǐng)先來參與國際競爭。

二是，加強(qiáng)國產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同。國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫不能“同行內(nèi)卷”、“全棧通吃”，而是要國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈間通力合作，共同加快國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，才能直面激烈的國際競爭。

如今，華為存儲和南大通用的合作，正是國產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施合作、整合產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)技術(shù)的典范，這也將鼓勵更多國產(chǎn)技術(shù)廠商從競爭走向合作，助力國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫加速發(fā)展。

結(jié)語

隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷深入，“存算分離+專業(yè)存儲”架構(gòu)正在成為金融核心數(shù)據(jù)庫共同的選擇，也是最適合當(dāng)前時代發(fā)展需求的一種架構(gòu)。

在此基礎(chǔ)上，相信國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和存儲廠商的緊密合作，也將走出中國數(shù)據(jù)庫領(lǐng)先的未來。

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